JPS635169A - 内燃機関用ノツキング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関のノッキング制御装置、特に自動車等
のエンジン電子式点火時期制御装置において、エンジン
に発生するノッキングを正確に挟出し、点火時期を制御
するためのノッキング制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のノッキング制御装置（例えば、特開昭５８−１５
５２８３号公報）においては、第９図に示すように、内
燃機関のノッキングによる振動等を検出するノッキング
検出器１、このノッキング検出器ｌの検出信号のうちノ
ッキング周波数成分（例えば８　ＫＨｚ）のみを通過さ
せるフィルタ回路２、このフィルタ回路２を通過した検
出信号の平均値を出力する平均値出力回路３−１、その
値によりノッキングの判定レベルを作成する為の判定レ
ベル発生回路３−２、前記検出信号とノッキング判定レ
ベルとを比較してノッキングか否かを判定する比較回路
４より構成されている。そして、これら各々の回路はリ
ニアＩＣなどのアナログ素子で構成され、ノッキングは
アナログ方式で検出される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このため、回路構成が複雑となるにもかかわらず制御内
容は特定の範囲に限られることになり、回転速度などの
運転状態によりノッキング判定信号を制御するような複
雑な制御には適用しにくく、ひいては、正確にノッキン
グを判定することが困難であった。

ところで、既に知られているように、上記の問題点は、
アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ−Ｄ変換器
とマイクロコンピュータとを構成要素とするディジタル
方式のノッキング検出装置にすることによって、−応あ
る程度は解決することができる。しかしながら、かかる
方式のものにおいて、ノッキング検出器の検出信号を忠
実にＡ−り変換するためにはノッキング検出信号の波形
を細かくトレースできる極めて高速のＡ−Ｄ変換器を必
要とするが、そのようなＡ−Ｄ変換器は高価であり、ひ
いては装置がコストアップするという問題がある。

また、ノッキング検出信号の波形をトレースする代わり
に、ノッキング検出信号の各ピーク値をサンプルホール
ドした後Ａ−Ｄ変換を行う方式が考えられるが、この種
の方式においては、ピークホールド回路等の余分な手段
を付加することが必要となって、やはり構成の複雑化を
免れない。

また、マイクロコンピュータを用いたディジタル方式に
おいてもノッキングを検出する為に必要なノック判定レ
ベルはアナログ回路と同様にノッキング検出器信号の平
均値を所定倍して作成している。この為、エンジンの過
渡状態においては、判定レベルの追従製が悪く、ノ・ノ
キングが発生していないにもかかわらず、ノッキングが
発生したと誤判定したり、あるいは、過渡状態が終了し
た直後は、過渡状態の影響で、判定レベルが高く設定さ
れてしまい、ノッキングが発生しても検出できないとい
う問題点がある。この様な問題点に対し、他に加速を検
出する手段を設け、判定レベルを適切にするものがある
が（例えば特開昭５７−３２０６５号公報）、加速検出
手段を付加する為にコストアップが大きくなってしまう
という問題がある。

そこで本発明は、この種の従来技術に比べて、構成が格
段に簡単で、しかも判定レベルの作成を容易にし、かつ
過渡状態の応答性にすぐれたノッキング制御装置を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は第１図に示すごと
く、内燃機関のノッキングを検出し、そのノッキング検
出状態に応じて点火時期等のノッキング制御要因の値を
補正する内燃機関用ノッキング制御装置において、 ノッキング検出器からのノッキング検出信号のうちノッ
キング周波数成分のみを通過せしめるフィルタ手段と、 前記フィルタ手段を通過したノッキング検出信号がその
一方の入力に与えられ、他方の入力には基準レベルを表
す信号が与えられる比較手段と、前記比較手段から出力
されるパルスを入力してその数を計数し、その計数結果
に応じて前記基準レベルを表す信号を前記ノッキング検
出信号のほぼ中央となるように増減させると共に、前記
計数結果よりノッキングの判定を行いこの判定結果に応
じて前記ノッキング制御要因の値を補正する制御手段と
、 前記基準レベルが増加側に何回連続して補正されたかを
計数するカウンタ手段と、 このカウンタ手段の計数値が所定値以上となった時、前
記基準レベルの補正量を増加させる基準レベル増大手段
とを備える内燃機関用ノッキング制御装置を提供するも
のである。

〔作用〕

これにより、基準レベルが増加側に何回連続して補正さ
れたかをカウンタ手段により計数し、このカウンタ手段
の計数値が所定値以上となった時加速状態であると判別
して基準レベル増大手段により基準レベルの補正量を直
ちに増大させて、加速時にも適切な基準レベルが得られ
るようにする。

〔実施例〕

次に本発明によるノッキング制御装置の具体的構成とそ
の作用を明らかにするため、図面に示す実施例について
説明する。第２図において、１は機関のノッキングによ
る振動音等を検出するノッキング検出器、２はノッキン
グ検出器１の検出信号のうちの所定の周波数成分のみを
通過させるフィルタ回路、５は検出信号とマイクロコン
ピュータ６からのディジタル信号をＤ−Ａ変換した抵抗
ラダー７の出力信号とを比較するコンパレータである。

そして、前出のマイクロコンピュータ６はコンパレータ
５からの判定パルスを計数し、この計数結果に応じて抵
抗ラダー７に信号を送るとともに、イグナイタを含む点
火制御装置８に信号を送るものであって、中央処理装置
（ＣＰＵ）、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ）　、入出力装
置（Ｉ　１０）などを備えている。

フィルタ回路２はコンデンサ及び抵抗により構成され、
ノッキング検出器１からの検出信号はこのフィルタ回路
２を通過させる事によって高周波ならびに低周波のノイ
ズ成分が除去され、周波数８ＫＨｚ付近の機関のノッキ
ング成分のみが通過する。

マイクロコンピュータ６は周知の発振回路６−２、電源
オン−リセット回路６−３、及び図示せぬ電源回路が周
辺回路として構成されており、機関の基準位置を点火制
御装置８からの点火信号（基準位置波形整形信号）Ｎｅ
を割込み端子であるｉＲＱ端子に受け、この信号を前記
判定パルス計数結果に応じて遅角補正して、出力端子で
あるＲＯ端子から演算点火時期信号（ｉｇｔ）として点
火制御装置８へ出力する。

他方、マイクロコンピュータ６においては、フィルタ回
路２を通過したノッキング検出信号と、マイクロコンピ
ュータからのディジタル信号（８Ｂｉｔ）をＤ−Ａ変換
する抵抗ラダー７の出力とを比較するコンパレータ５か
らの出力が入力され、この比較結果は中央処理装置でカ
ウントして処理される。

次に本実施例の動作について第３〜５図を参照して説明
する。第３図（１）〜（４）において波形ａとして示さ
れる機関の回転数と負荷に応じて決定される例えば最進
角位置を示す基準位置信号は、波形整形により波形すの
ような基準位置波形整形信号Ｎｅとしてマイクロコンピ
ュータ６のｉＲＱ端子に入力され、動作演算が行われる
。波形Ｃを有するノッキング検出信号は、基準位置波形
整形信号Ｎｅに対し、波形ｄの区間τ、すなわち、上死
点後（ＡＴＤＣ）１０℃〜９０′ｃＡ付近で発生する異
常燃焼ノイズを含む。

第４図（１）〜（４）において、上記波形ｄの区間τ、
すなわち、ＡＴＤＣ１０’ＣＡ　〜９０″ｃＡの間ノッ
キング検出信号（波形Ｃ）に対し、ノッキング検出信号
のほぼ中央値である基準レベルとしてのＤ−Ａ変換値ｅ
をマイクロコンピュータから抵抗ラダー７を経て出力し
て、コンパレータ５により相互の比較を行い、波形ｆの
判定パルスを出力する。

かくして、その判定パルスｆのカウント値に応じてＤ−
Ａ変換値を増減させる。ここで、パルスカウント値に応
じて基準レベルを増減する方法を第５図のフローチャー
トを用いて説明する。基準レベルの増減は、マイクロコ
ンピュータ６の演算により行われる。

第５図において、ステップ５０１でノック判定区間か否
かの判別をして判定区間以外の場合はＮＯに分岐しリタ
ーンする。判定区間内である場合は、ＹＥＳに分岐しス
テップ５０２にて基準レベルＶいを出力する。ここで出
力される基準レベルＶＬｈは、同一気筒の前点火の判定
区間の終了時に計算した基準レベル■いを記憶しておき
出力するものである。基準レベルＶＬｋは５■を１３ｂ
ｉｔ（２５６）で分割した値で表し、最小単位はＬＳＢ
＝１９．５ｍＶとなる。この値は、ノッキング検出器１
から出力される信号の大きさにより決められ、場合に応
じて、ダイナミックレンジを変えたり、分解能を変える
必要がある。本実施例においては、前述のダイナミック
レンジ５■を、８ｂｉＬ（２５６）で分割した値を最適
値として用いた。

ステップ５０２で基準レベルｖｔｔ＋を出力した後、ス
テップ５０３ではコンパレーク５よりパルスの出力があ
ったか否かをチエツクし、出力がなかった場合Ｎｏに分
岐し、ステップ５０５で判定区間が終了したか否かを判
別し、判定区間が継続している時はＮｏに分岐し、再び
ステップ５０３にもどる。ステップ５０３で、パルスが
ありと判定した場合ＹＥＳに分岐し、ステップ５０４で
パルスカウンタが１だけカウントＵＰされ、ステップ５
０５へと進み、判定区間が継続している場合は再び５０
３へ分岐する。

ステップ５０３〜５０５は判定区間が継続する限り続け
られ、判定区間に発生した全てのパルス数を計数する。

ステップ５０５で判定区間が終了したと判断した場合Ｙ
ＥＳに分岐しステップ５０６へ移行する。

ステップ５０６では判定区間内にパルスが１回でも発生
したか否かを判定し、１度もパルスが発生しなかった場
合Ｎｏに分岐しステップ５１０へ移行する。

ステップ５１０では、基準レベル■いをΔＶ（１９，５
ｍＶ）だけ減少させ、ステップ５１１へ移行する。ステ
ップ５１１では基準レベルＶいが何回連続して増加状態
となったかをカウントする■いアップカウンタの値をク
リアする。その後ステップ５１２へ移行する。

ステップ５０６で判定区間内に１つでもパルスが計数さ
れた場合ＹＥＳに分岐し、ステッ゛ブ５０７へ移行する
。ステップ５０７では、判定区間内に発生したパルスの
数より、基準レベルＶＬｈを増加するのかホールドする
のかを判断する。本実施例においては、判定区間内にパ
ルスが１回しか発生しなかった場合にホールドする。

従って、ホールドの場合は基準レベルＶｔｈを更新しな
いで、ステップ５１１へ移行し基準レベルＶいアップカ
ンウタをクリアする。判定区間内に発生したパルス数が
、２以上の場合は、基準レベルＶｔ’ｈを増大させる必
要があるので、ステップ５０８へ移行する。ステップ５
０８では基準レベルＶいをΔＶ（１９，５ｍＶ）だけ増
加させる。その後、ステップ５０９でＶｔｈアップカウ
ンタを１だけカウントアツプする。

このステップ５０６〜５１１の間で、基準レベルＶｔｈ
の更新が行われ、基準レベルＶＬｈはノック検出器１の
出力信号の大きさに応じた、レベルを得ることができる
。

前述の様に、判定区間内のパルス数が“０”の場合は基
準レベル■いをΔ■だけ減少させ、パルス数が“１”の
時は保持し、パルス数が２以上の時Δ■だけ増加させる
ことによって、基準レベル■いのレベルは、ノック検出
器１の信号出力の大きさを統計的に見た時の中央値を取
ることができる。この中央値とは、その値を境として、
上と下に信号出力が５０％ずつ存在するような値である
。

ステップ５１２では、基準レベルＶ−が何回連続して上
昇したかを判断し、所定回数（本実施例では１６回）以
上連続した時に、ステップ５１３で再びΔＶだけ基準レ
ベル■いを増加させる。

これによって、基準レベル■いの連続上昇時は増加量を
２倍とすることができ、基準レベル■いの追従性を向上
することができる。この様にＭ　ｔ４３レベルＶいを操
作した場合の加速時の動きを第６図ｆａｔに示す。所定
回連続して上昇した後、上昇率は２倍となり、第６図（
ｂｌに示す様な２次的に上昇するノッキング検出器１の
出力信号に追従することができる。

ステップ５１４〜５１６はノッキングの有無を判別する
ルーチンで、判定区間内に生じたパルス数より判別する
。ノッキングが発生した場合のパルス数はノッキング検
出器１の出力信号の持続時間に比例する為、通常より多
く発生する。従って、所定値Ｎより多くパルスが発生し
た時ノッキングが発生したと判別することが可能になる
。本実施例においては、所定値Ｎは“１８”に設定した
が、この値は、エンジン機種毎に設定する必要がある。

従ってステップ５１４で判定区間内に発生したパルス数
が、所定値Ｎより多い場合はステップ５１５へ移行し、
ノックフラグをセントする。又、パルス数が所定値Ｎよ
り小さい場合はステップ５１６へ移行し、ノックフラグ
をクリアする。このノックフラグに応じて、点火時期の
遅角量を制御する。

次に第７図のフローチャートを用いて点火時期の遅角量
の演算について説明する。ステップ７０１でノックフラ
グがセットされているか否かをチエツクし、セット、す
なわちノックが発生した場合はステップ７０２へ分岐す
る。

ステップ７０２では、ノッキング発生から一定時間毎に
遅角量を減少させ進角させるタイミングを決定する為に
時間カウントを行う進角タイマＡＤＴをクリアする。こ
の進角タイマは、クリア後再びカウントを開始する。

その後、ステップ７０３へ移行し、遅角量の演算を行う
。すなわち、ノック１回当りの遅角量ΔθＲを総遅角量
θＲに加算する。従って点火時期は基本進角よりθＲだ
け遅角して点火することになる。

ステップ７０４では総遅角量θＲと最大遅角量θＲｍａ
ｘとを比較し、θＲの方が大きい場合ステップ７０５へ
分岐する。最大遅角量は遅角した時の排気温上昇や、季
節によるノック限界の変化を考慮して設定されており、
−般に１０’ＣＡ前後である。ステップ７０５では、総
遅角量θＲを最大遅角量に再設定し復帰する。

次に、ステップ７０１でノックフラグがセットされてい
ない場合、ステップ７０６＾、分岐する。

ステップ７０６では進角タイマＡＤＴの値が進角設定時
間ＡＴに達したかどうかを判定し、この進角タイマＡＤ
Ｔが設定時間ＡＴより小さい場合、ＮＯに分岐し復帰す
る。

また、進角タイマＡＤＴが設定時間ＡＴより大きい場合
、進角タイマがクリアされる０例えば最後のノック発生
の点火から、設定時間（例えば０゜４ｓｅｃ）が経過し
たとして、点火時期を進角させる為、ステップ７０７へ
分岐する。

ステップ７０７では、進角タイマをクリアしステップ７
０８へ移行する。ステップ７０８では、設定時間毎の進
角量ΔθＡ（例えば０．２５℃Ａ）だけ、総遅角量より
減算する。従って次に点火される時の点火時期はΔθＡ
だけ進角されて点火する。

次にステップ７０９に移行し、ステップ７０９ではθＲ
が０になったかどうかを判定し、０より大きい場合、Ｎ
ｏに分岐し復帰する。θＲがＯより小さいと判断された
時は、ステップ７１０へ分岐し、θＲをクリアして復帰
する。

以上説明した様に、基準レベルＶいとノッキング検出器
ｌの出力信号を比較してその時に出力されたパルス数に
より、次に出力する基準レベルを更新することによって
、ノッキング検出器１の出力信号の中央値を得ることが
できる。また、この基準レベル■、をノッキング検出器
ｌの出力信号が越えている時間、すなわち、パルス数の
大小からノッキング発生の有無を検知することが可能に
なる。また、加速時の様にノッキング検出信号が連続的
に上昇する様な状況では、基準レベルＶＬｋの更新を大
きくしてやることによって、追従性を向上することがで
きる。

従って、常に適切な基準レベル■いが得られるので、ノ
ッキングを正確に判定することができる。

次に、本実施例の概略ロジックを第８図ｆｌｌ〜（６）
に示す０図において、前記Ｎｅ信号（８−１）に対しそ
の立ち上がり、立ち下がりからダウンカウント（８−３
）、（８−２）を行い、ノッキング量に応じた所定角度
だけ遅角した通電時期、点火時期を示す演算信号ｉｇｔ
　　（８−４）を得る。この演算信号ｉｇｔにより実点
火が行われる。また点火後タイマにより所定角度マスキ
ング（８−６）を行う。マスキング区間（８−６）中に
マイクロコンピュータ６は点火時期等を演算する。そし
て、マスク後、第１の判定区間（８７７）の間、前記パ
ルス数に応じた基準レベルを越えたノック波形の数、す
なわち、ノックパルス数ＫＮＰを得る。

その後、ノックパルス数ＫＮＰに応じて、上述のように
ノック判定し、遅角量が決定され、また、上述のように
、基準レベルが更新される（８−８）。

なお、すべての動作はオーバーフローで初期化されるタ
イマ（８−５）により制御される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明においては、ノッキング検
出器から出力される信号波形のピーク値とその持続時間
及び発生タイミングにノッキング検出に必要な情報が担
われていることを利用し、前述の従来技術の直接Ａ−Ｄ
変換することなしに、特に比較手段を用い、所定の判定
区間にてノッキング検出器信号が基準レベルを越えた時
に出力されるパルス数を計数して、このパルスの計数値
に応じて基準レベルを更新すると共に、ノッキングの有
無も判別することができ、このノッキング検出結果に応
じてノッキング制御要因を制御することによって目標と
するノック音に制御することができるという優れた効果
がある。

また、ノッキング検出器の信号が連続的に上昇する加速
時には、ノッキング検出器信号の大小に応じ更新される
基準レベルの動きより、加速状態を検知し、その基準レ
ベルの更新量を自動的に変えることによって、基準レベ
ルの追従性の向上を計ることができる。従って、他に加
速を検出する手段を用いずとも、加速状態を判別するこ
とが可能になり、常にノッキングの発注を正確に検出す
ることができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明装置
の一実施例を示す電気回路図、第３図及び第４図は第２
図図示装置における主要部分の信号波形図、第５図は第
２図図示装置における基準レベルの更新及びノッキング
判定の演算を示すフローチャート、第６図（ａｌ、　（
ｂ）は第２図図示装置における加速時の基準レベルの動
きを示すグラフとノッキング検出器の信号出力のピーク
値の動きを示すグラフ、第７図は第２図図示装置におけ
るノッキングの判定結果に基づく遅角量演算を示すフロ
ーチャート、第８図は第２図に示す実施例の動作説明に
供するためのタイミングチャート、第９図はアナログ技
術を用いたノッキング検出方式の従来技術を示すブロッ
ク図である。 １・・・ノッキング検出器、２・・・フィルタ回路、５
・・・コンパレータ、６・・・マイクロコンピュータ、
７・・・抵抗ラダー、８・・・点火制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関のノッキングを検出し、そのノッキング検出状
   態に応じて点火時期等のノッキング制御要因の値を補正
   する内燃機関用ノッキング制御装置において、 ノッキング検出器からのノッキング検出信号のうちノッ
   キング周波数成分のみを通過せしめるフィルタ手段と、 前記フィルタ手段を通過したノッキング検出信号がその
   一方の入力に与えられ、他方の入力には基準レベルを表
   す信号が与えられる比較手段と、前記比較手段から出力
   されるパルスを入力してその数を計数し、その計数結果
   に応じて前記基準レベルを表す信号を前記ノッキング検
   出信号のほぼ中央値となるように増減させると共に、前
   記計数結果よりノッキングの判定を行いこの判定結果に
   応じて前記ノッキング制御要因の値を補正する制御手段
   と、 前記基準レベルが増加側に何回連続して補正されたかを
   計数するカウンタ手段と、 このカウンタ手段の計数値が所定値以上となった時、前
   記基準レベルの補正量を増加させる基準レベル増大手段
   とを備える内燃機関用ノッキング制御装置。